übungen im versuchsfeld: feinbearbeitung - iwf.tu- · pdf fileprof. dr. h. c. dr.-ing....
TRANSCRIPT
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 1 Technische
Universität Berlin
Versuchsfeldübung
Feinbearbeitung Schleifen, Läppen, Honen
Titel
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 2 Technische
Universität Berlin
Einordnung des Trennens in die DIN 8580
Transformation Ausgangs-
zustand Endzustand
Verfahren zur Veränderung
der Stoffeigenschaften
Verfahren zur Gewinnung
erster Form
aus dem formlosen
Zustand
Urformen Umformen Fügen Beschichten Stoffeigen-
schaft ändern
Zusammenhalt
schaffen
Zusammenhalt
beibehalten
Zusammenhalt
vermehren
Zusammenhalt
vermindern
Verfahren zur Veränderung
der Form
Trennen
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 3 Technische
Universität Berlin
Unterteilung des Trennens nach DIN 8589 Teil 0
Abtragen Zerteilen Abtragen Zerlegen Reinigen
Gruppen – Unterteilung nach
physikalischem Wirkprinzip
Spanen mit
geometrisch
bestimmter
Schneide
Untergruppen – Unterteilung nach der Art
des Werkzeuges und der
Kinematik
Schleifen mit
rotierendem
Werkzeug
Honen
Läppen
Strahlspanen
Gleitspanen
Bandschleifen
Spanen mit
geometrisch
unbestimmter
Schneide
Trennen
Hubschleifen
Spanen mit
geometrisch
unbestimmter
Schneide
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 4 Technische
Universität Berlin
Schleifen mit rotierendem Werkzeug
Grundlagen Definition nach DIN 8589-11:
Schleifen mit rotierendem Werkzeug ist ein spanendes
Fertigungsverfahren mit vielschneidigen Werkzeugen, deren
geometrisch unbestimmte Schneiden von einer Vielzahl gebundener
Schleifkörner aus natürlichen oder synthetischen Schleifmitteln
gebildet werden und mit hoher Geschwindigkeit, meist unter
nichtständiger Berührung zwischen Werkstück und Schleifkorn den
Werkstoff abtrennen.
Schleifscheibe
Werkstück
vs
ae
vft
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 5 Technische
Universität Berlin
Schleifen mit rotierendem Werkzeug
lb
Korn
Bindungsbrücke
Pore
Kornabstand
Brückenlänge
VK = KornvolumenVB = BindungsvolumenVP = Porenvolumen
Vges = VK + VB + VP
Aufbau des Werkzeugs
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 6 Technische
Universität Berlin
Kornwerkstoffe
Elektrokorund
(Al2O3)
Bearbeitung langspanender Werkstoffe mit hoher Zugfestigkeit;
z. B. unlegierte, legierte, ungehärtete und gehärtete Stähle sowie
Stahlguss
Siliziumcarbid
(SiC)
Bearbeitung kurzspanender Werkstoffe mit zumeist niedriger
Zugfestigkeit; z. B. Grauguss, Hartmetalle, NE-Metalle und
nichtmetallische Werkstoffe
Kubisch kristallines
Bornitrid (CBN)
Bearbeitung schwer zerspanbarer Schnellarbeitsstähle mit hohem
Karbidanteil sowie Nickelbasislegierungen
Diamant
Bearbeitung von Hartmetall und Keramik, Glas, Beton, Natur- und
Kunststein, Kunststoff sowie Halbleiterwerkstoffen;
nicht geeignet für die Bearbeitung von niedrig legierten,
kohlenstoffarmen Stählen wegen der Affinität zu Eisen und
Legierungselementen, sogenannten Carbidbildnern
Sol-Gel-Korund
Bearbeitung langspanender Werkstoffe mit hoher Zugfestigkeit bei
höheren Schnittgeschwindigkeiten und Zeitspanungsvolumina
Schleifmittel Anwendungen
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 7 Technische
Universität Berlin
Bindungsarten
Kunstharzbindung
Keramikbindung
Gesinterte
Metallbindung
Galvanische
Bindung
• Geringe Bearbeitungskräfte
• Hohe Oberflächengüten
• Hoher Verschleiß bei hohen Zeitspanungsvolumina
• Geringe Anschaffungskosten
• Niveau der Bearbeitungskräfte und der Rautiefe in weitem Bereich
einstellbar
• Komplexe Schleifscheibenprofile
• Schleifprozesse im Selbstschärfbereich
• Derzeit hohe Anschaffungskosten
• Hohe Bearbeitungskräfte, hohe Zeitspanungsvolumina möglich
• Lange Profilstandzeit
• Insbesondere bei hohen Zeitspanungsvolumina geringer Verschleiß
• Instationäres Prozessverhalten
• Lange Profilstandzeit
• Geringer Verschleiß
• Schleifscheiben mit komplexem Profil
• hohe Zeitspanungsvolumina
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 8 Technische
Universität Berlin
Kornverschleiß infolge der Prozessbelastung
Absplitterung von
Kristallgruppen
Druckerweichung
erweichte Zone PzK
PyK
vollkommener Kornausbruch
teilweiser Kornausbruch
Schle
ifverh
ältn
is G
Kontaktzonentemperatur k Schnittgeschwindigkeit vc Einzelkornkraft Fk
s
w
V
VG
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 9 Technische
Universität Berlin
Standkriterien an Schleifscheiben
Kriterium
Arbeitsergebnis
Profilverschleiß Rundheitsabweichung Schärfe
Formfehler beim
Einstechschleifen
Gewinderillen beim
Außenrund-
Längsschleifen
Rattermarken durch
Aufschwingung des
Systems durch
dynamische
Wechselkräfte
Form- und Lagefehler
sowie Maßabweichungen
durch Verlagerungen
des Systems
Rattermarken durch
unkontrollierten Schleif-
prozess infolge zu hoher
Prozesskräfte
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 10 Technische
Universität Berlin
Konditionieren
Abrichten Reinigen
Profilieren Schärfen
Makrostruktur Mikrostruktur
Herstellen von - Rundlauf - Scheibenprofil
Erzeugen der Topographie
Mikrostruktur
Beseitigen von Spänen aus dem Spanraum
Veränderung von Korn- und Bindung beabsichtigt
Zurücksetzten der Bindung beabsichtigt
Keine Veränderung der Schleifscheibe beabsichtigt
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 11 Technische
Universität Berlin
Konditionieren
Abrichten mit rotierendem Abrichtwerkzeug
Schleifscheibe:
Kunstharzgebundene Diamantschleifscheibe D91
Abrichtwerkzeug:
SiC-Rolle 11C180 H7V
Abrichtparameter:
vsd = 30 m/s; q = vR/vS = -0,7;
aed = 2 µm; vfd = 1500 mm/min
Ziel:
Makroskopisch: 60° Winkel
Mikroskopisch: geringe Ausgangswirkrautiefe
Abrichten mit stehendem Abrichtwerkzeug
Schleifscheibe:
Keramisch gebundene Korundschleifscheibe
Abrichtwerkzeug:
Stehender UP Abrichter (3 Nadeln; bd = 0,6 mm)
Abrichtparameter:
vsd = 35 m/s; Ud = 3;
aed = 15 µm
Ziel:
Makroskopisch: Profil mit 1 x 45° Fase
Mikroskopisch: hohe Ausgangswirkrautiefe
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 12 Technische
Universität Berlin
Planschleifen
Quer-Seiten-Planschleifen
mit kreisförmiger Vorschubbewegung
Quer-Umfangs-Planschleifen
mit kreisförmiger Vorschubbewegung
Längs-Umfangs-Planschleifen
(Pendelschleifen)
Längs-Umfangs-Planschleifen
(Tiefschleifen)
Quer-Seiten Planschleifen Längs-Seiten-Planschleifen
ae
vft
ae
vfr
dw
nw ae ae
bw
ae
ap dw
nw ae
vft
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 13 Technische
Universität Berlin
Rundschleifen
Längs-Umfangs-
Außen-Rundschleifen
Quer-Umfangs-
Innen-Rundschleifen
Quer-Umfangs-
Außen-Rundschleifen
Längs-Seiten-
Außen-Rundschleifen
Längs-Umfangs-
Innen-Rundschleifen
Quer-Seiten-
Außen-Rundschleifen
ae
nw
nw
nw
vfa
vfa
nw
nw
vfr
bw
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 14 Technische
Universität Berlin
Verfahrensvarianten beim Planschleifen
Verfahrensvergleich
Pendelschleifen Tiefschleifen
größer mittlere Spanungsdicke kleiner
kleiner mittlere Spanungslänge größer
kleiner mittlere Schleiftemperatur größer
kleiner Schleifkräfte größer
kleiner vertikale Formabweichung größer
größer Rautiefe kleiner
größer Kantenverschleiß kleiner
Vorteile des Pendelschleifens:
• geringere Temperaturen
• geringere Schleifkräfte
Vorteile des Tiefschleifens:
• bessere Oberflächengüten
• kürzere Schleifzeiten
• geringerer Schleifscheiben-
verschleiß
vc
vft
ae
vft
vc
ae
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 15 Technische
Universität Berlin
Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide - Schleifen
Wirtschaftlichkeit
Hauptzeitberechnung
Längs-Umfangs-
Planschleifen Längs-Umfangs-
Außenrundschleifen
axiale Vorschubgeschw. vfa
Vorschubweg L
Zustellung ae
Aufmaß a
Kostentreiber
Zeitspanungsvolumen
üa
efa
h ttav
aLt
üa
epf
wh tt
aav
abLt
Vorschubgeschw. vf
Eingriffsbreite ap
Vorschubweg L
Werkstückbreite bw
Zustellung ae
Aufmaß a
Wetfw bavQweafw davQ
ta Anfahrzeit tü Überlaufzeit
dw Werkstückdurchmesser
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 16 Technische
Universität Berlin
Hochgeschwindigkeitsschleifen
[VDI 3411]
• Schnittgeschwindigkeiten im Bereich von vc = 80 m/s bis 280 m/s
• bezogene Zeitspanungsvolumina von Q’W = 10 mm³/mms bis 1.000 mm³/mms.
• Hochgeschwindigkeits-Leistungsschleifen
Ziel: Verkürzung der Bearbeitungszeiten bei gleicher Qualität
• Hochgeschwindigkeits-Qualitätsschleifen
Ziel: Verbesserung der Werkstückqualität bei konstanten Zerspanleistungen
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 17 Technische
Universität Berlin
Einordnung des Bandschleifens in die DIN 8589 Teil 0
Abtragen Zerteilen Abtragen Zerlegen Reinigen
Gruppen – Unterteilung nach
physikalischem Wirkprinzip
Spanen mit
geometrisch
bestimmter
Schneide
Untergruppen – Unterteilung nach der Art
des Werkzeuges und der
Kinematik
Schleifen mit
rotierendem
Werkzeug
Honen
Läppen
Strahlspanen
Gleitspanen
Bandschleifen
Spanen mit
geometrisch
unbestimmter
Schneide
Trennen
Hubschleifen
Spanen mit
geometrisch
unbestimmter
Schneide
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 18 Technische
Universität Berlin
Konstruktionsprinzip des Schleifbandes
Grundbindemittel Verbindungsstelle Unterlage
Schleifmittel Schleifaktive Wirkstoffe Deckbindemittel
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 19 Technische
Universität Berlin
Verfahrensprinzip des Bandschleifens
Planbandschleifmaschine
mit Stützplatte
Planbandschleifen
mit Stützrolle
Zustelleinrichtung/
Stützelement
Schleifaggregat
Umlenkrollen
Schleifband Antriebsrolle
Werkstück
Spannrolle
Stützscheibe
(Kontaktrolle) Vorschubeinrichtung
Werkstück-
aufnahme
Fn
ae Ft
vft
vc
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 20 Technische
Universität Berlin
Abtragen Zerteilen Abtragen Zerlegen Reinigen
Gruppen – Unterteilung nach
physikalischem Wirkprinzip
Spanen mit
geometrisch
bestimmter
Schneide
Untergruppen – Unterteilung nach der Art
des Werkzeuges und der
Kinematik
Schleifen mit
rotierendem
Werkzeug
Honen
Läppen
Strahlspanen
Gleitspanen
Bandschleifen
Spanen mit
geometrisch
unbestimmter
Schneide
Einordnung des Strömungsschleifens in die DIN 8589 Teil 0
Trennen
Hubschleifen
Spanen mit
geometrisch
unbestimmter
Schneide
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 21 Technische
Universität Berlin
Sonderverfahren: Strömungsschleifen
Werkstück-einspannung
KolbenZylinder
Zylinder Werkzeug Kolben
Werkstück
Verfahrensprinzip
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 22 Technische
Universität Berlin
Sonderverfahren: Strömungsschleifen
Bearbeitungsmaschine
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 23 Technische
Universität Berlin
Sonderverfahren: Strömungsschleifen
Quelle: Micro Technica Technologies
Bearbeitungsbeispiele
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 24 Technische
Universität Berlin
Einordnung des Läppens in die DIN 8589 Teil 0
Abtragen Zerteilen Abtragen Zerlegen Reinigen
Gruppen – Unterteilung nach
physikalischem Wirkprinzip
Spanen mit
geometrisch
bestimmter
Schneide
Untergruppen – Unterteilung nach der Art
des Werkzeuges und der
Kinematik
Schleifen mit
rotierendem
Werkzeug
Honen
Läppen
Strahlspanen
Gleitspanen
Bandschleifen
Spanen mit
geometrisch
unbestimmter
Schneide
Trennen
Hubschleifen
Spanen mit
geometrisch
unbestimmter
Schneide
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 25 Technische
Universität Berlin
Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide - Läppen
Historie
Quelle: Sabotka, Hahn & Kolb
Prinzip des Läppvorgangs
(Skizze aus dem Deutschen
Museum in München)
Konzept von LEONARDO DA VINCI um 1493 für eine
Planläppmaschine mit außenverzahnt-zwangsgeführten
Werkstückhaltern
Läppmaschine Hahn & Kolb
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 26 Technische
Universität Berlin
Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide - Läppen
Grundlagen
Definition nach DIN 8589:
Läppen ist Spanen mit losem, in einer Paste oder Flüssigkeit
verteiltem Korn, dem Läppgemisch, dass auf einem meist
formübertragenden Gegenstück bei möglichst ungeordneten
Schneidbahnen der einzelnen Körner geführt wird.
Quelle: Stähli
a – untere Läppscheibe
b – obere Läppscheibe
c – innerer Stiftkranz
d – äußerer Stiftkranz
e – Werkstück
f – Werkstückhalter
a
a
c
d
e
f
b
b
a
d
f
c
e
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 27 Technische
Universität Berlin
Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide - Läppen
Abtrennmechanismus
Werkstückoberfläche mikroplastisch verformte Zone
Läppscheibenoberfläche
Rissinduzierung
Kornausbruch Läppkorn
Teilkornausbruch
Läppflüssigkeit Bei sprödharten Werkstoffen:
• Induktion von Mikrorissen,
• Verbindung zu Risssystemen,
• Ausbruch von Partikeln.
Bei duktilen Werkstoffen:
• Mikroplastische Verformung
der Oberfläche,
• Verfestigung und
Versprödung,
• Ausbruch von Partikeln.
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 28 Technische
Universität Berlin
Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide - Läppen
Verfahrensvarianten Planläppen
Rundläppen
Einseitiges Planläppen Zweiseitiges Planläppen
(Planparallel-Läppen)
Werkzeug
Werkstück
Werkzeuge Werkstück
Werkzeuge Werkstück
Werkzeug
Werkstück
Umfangs-Außen-
Rundläppen
Seiten-Außen-
Rundläppen
Umfangs-Innen-
Rundläppen
Werkstück
Werkzeug
Ordnungsgesichtspunkte:
m zu erzeugende Fläche
m Art der Fläche
m Kinematik
m Werkzeugform (Profil)
nach DIN 8589 Teil 15
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 29 Technische
Universität Berlin
Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide - Läppen
Verfahrensvarianten Schraubläppen
Wälzläppen Profilläppen
Werkstück mit
Außengewinde
Werkzeug
Außen-Schraubläppen
Werkzeug
Werkstück mit
Innengewinde
Innen-Schraubläppen
Läppgemisch
Werkzeug
Werkstück
Wälzläppen Kugelläppen Kegelläppen
Werkzeug
Werkstück
Werkzeug
Werkstück
Ordnungsgesichtspunkte:
m zu erzeugende Fläche
m Art der Fläche
m Kinematik
m Werkzeugform (Profil)
nach DIN 8589 Teil 15
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 30 Technische
Universität Berlin
Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide - Läppen
Maschinen
Zweischeiben-Läppmaschinen
a – Läppscheibe
b – Rollengabel
c – Abrichtring
d – Werkstück
e - Werkstückhalter
a b c
d
e
Einscheiben-Läppmaschinen
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 31 Technische
Universität Berlin
Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide - Läppen
Läppwerkzeuge
Das Läppwerkzeug
bildet sich im Prozess
aus. Bestandteile sind
das formübertragende
Gegenstück und das
Läppgemisch.
Läppscheiben
Läppmedium
(Flüssigkeit, Paste) und
das darin dispergierte
Läppmittel (Korn) bilden
das Läppgemisch.
Quelle: Stähli
Aluminium
Kupfer
Guss
Bronze
Glas
Stahl - spiral-
und radialgenutet -
Guss-Läppscheibe
- radialgenutet -
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 32 Technische
Universität Berlin
Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide - Läppen
Läppwerkzeuge
Läppmedium
(Flüssigkeit, Paste) und
das darin dispergierte
Läppmittel (Korn) bilden
das Läppgemisch.
Läppmittel
Aluminiumoxid Siliciumcarbid
Borcarbid Diamant
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 33 Technische
Universität Berlin
Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide - Läppen
Werkstückhalter
Werkstückhalter zur
Bearbeitung verschiedener
Werstückgeometrien
Läppkäfig zum Läppen runder
Werkstücke Quelle: Stähli
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 34 Technische
Universität Berlin
Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide - Läppen
Kinematik
Mögliche Bahnkurven eines
Werkstückpunktes auf der
Läppscheibe
Quelle: Ardelt
1 Freiheitsgrad (keine Werkstückrotation)
2 Freiheitsgrade (Werkstückrotation)
gewöhnliche Zykloide
gestreckte Zykloide
verschlungene Zykloide
quasi-gewöhnliche Zykloide
quasi-gestreckte Zykloide
quasi-verschlungene Zykloide
Epizykloiden Hypozykloiden
Epizykloiden Hypozykloiden
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 35 Technische
Universität Berlin
Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide - Läppen
Abrichten Einsatz von Abrichtringen Abrichtring
Abdrehen der Läppscheiben
Achsversetztes Gegeneinander-
läppen der Läppscheiben
Quelle: Hahn & Kolb Quelle: Stähli
Quelle: Werkstattblatt 522
Abrichten verschlissener
Läppscheiben
Messeinrichtungen zur
Ebenheitskontrolle
Quelle: Stähli
Quelle: IWF
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 36 Technische
Universität Berlin
Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide - Läppen
Parameter
Einflüsse wichtiger
Prozessparameter
Wirkungen einer Parametererhöhung
Läppdruck
Steigerung der Zerspanleistung
Erhöhung des Kornverschleisses durch Kornbruch
Zunahme der Oberflächenrauheit
Relativgeschwindigkeit
Steigerung der Zerspanleistung
Läppfilm kann reißen – Gefahr von Kaltverschweißungen
Läppkörner werden aus dem Arbeitraum geschleudert
Korngröße
Steigerung der Zerspanleistung
Zunahme der Oberflächenrauheit
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 37 Technische
Universität Berlin
Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide - Läppen
Bauteile
Quelle: Stähli
Gehäuse, Hydraulikteile, Dichtungen, Wafer etc.
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 38 Technische
Universität Berlin
Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide - Läppen
Eigenschaften Vorteile
• Kaum Einschränkungen
hinsichtlich Werkstückmaterial
und –größe
• Keine gerichteten
Bearbeitungsspuren
• Isotrope Oberflächenstrukturen
• Spannungsfreie
Werkstückaufnahme
• Kurze Umrüstzeiten, geringe
Kosten für Vorrichtungen
• Geringe
Bearbeitungstemperaturen
• Geringe Bearbeitungskräfte
• Gleichmäßige Beanspruchung
der Werkstücke durch
flächenhaften Eingriff
Nachteile
• Nur einfache
Geometrien sind zu
bearbeiten
• Hoher Kornverbrauch
• Starke
Schmutzentstehung,
Reinigung der Teile
notwendig
• Läppschlamm muss als
Sondermüll entsorgt
werden
• Vergleichsweise geringe
Abtrennraten
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 39 Technische
Universität Berlin
Planschleifen mit Planetenkinematik - Zweischeiben-
Schleifmaschine
Maschinen
Peter Wolters AL1200 Stähli DLM 505 HS
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 40 Technische
Universität Berlin
Planschleifen mit Planetenkinematik. Bearbeitungsbeispiel Stähli
DLM 505 HS
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 41 Technische
Universität Berlin
Verfahrensvergleich Läppen - Planschleifen mit Planetenkinematik
Verfahrensvergleich
Quelle: Stähli
Kaltarbeitsstahl
100 Cr 6
geläppte Oberfläche
mit Planetenkinematik
geschliffene Oberfläche
Vergleich geläppter und
geschliffener Oberflächen
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 42 Technische
Universität Berlin
Einordnung des Honens in die DIN 8589 Teil 0
Abtragen Zerteilen Abtragen Zerlegen Reinigen
Gruppen – Unterteilung nach
physikalischem Wirkprinzip
Spanen mit
geometrisch
bestimmter
Schneide
Untergruppen – Unterteilung nach der Art
des Werkzeuges und der
Kinematik
Schleifen mit
rotierendem
Werkzeug
Honen
Läppen
Strahlspanen
Gleitspanen
Bandschleifen
Spanen mit
geometrisch
unbestimmter
Schneide
Trennen
Hubschleifen
Spanen mit
geometrisch
unbestimmter
Schneide
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 43 Technische
Universität Berlin
Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide - Honen
Geschichte des Honens
Zylinderschleifmaschine von
Leonardo da Vinci
Aus: Il Codice Atlantico 1490
Quelle: Firmenschrift Gehring
Honen von Zylinderlaufflächen
1923
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 44 Technische
Universität Berlin
Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide - Honen
Einteilungssystematik
DIN 8589 T14
Ordnungsgesichtspunkte:
m zu erzeugende Fläche
m Art der Fläche
m Kinematik
m Werkzeugform (Profil)
m Planhonen
m Rundhonen
m Schraubhonen
m Wälzhonen
m Profilhonen
m Formhonen
Langhub-Planhonen
Kurzhub- Planhonen
Langhub-Außen-Rundhonen
Langhub-Innen-Rundhonen
Kurzhub-Außen-Rundhonen
Kurzhub-Innen-Rundhonen
Kurzhub-Außen-Schraubhonen
Kurzhub-Innen-Schraubhonen
Kurzhub-Außen-Wälzhonen
Kurzhub-Innen-Wälzhonen
Kurzhub-Außen-Profilhonen
Kurzhub-Innen-Profilhonen
Langhub-Innen-Formhonen
Kurzhub-Außen-Formhonen
Kurzhub-Innen-Formhonen
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 45 Technische
Universität Berlin
Langhub-Innenrund-Honen: Werkzeugaufbau
Druckstange
Bajonett-anschluss
Werkzeug-grundköper
Rückholfedern
Honleisten-halter
Zustelldoppel-konus
Honleisten
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 46 Technische
Universität Berlin
Langhub-Innenrund-Honen: Kinematik I
nh
+vh-
+vh
-vh
vc
vc
vu
50 µm
Gusseisen
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 47 Technische
Universität Berlin
Langhub-Innenrund-Honen: Kinematik II
2 2
c h uv v v h
u
v2 arctan
v
u wstv d n
Schnittgeschwindigkeit Honwinkel
Umfangsgeschwindigkeit
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 48 Technische
Universität Berlin
Honleistenzustellsysteme
Quelle: Weigmann
Fa : Axialkraft;ps : Leistenanpreßdruck;pm : Manometerdruck;Am : Kolbenfläche des Zustellzylinders;Ah : aktive Honleistenfläche;
Qw" : flächenbez. Zeitspanungsvolumen;sza : axiale Position der Druckstange im Werkzeug;szr : radiale Position der Honleisten im Honwerkzeug;
: Konuswinkel des Honwerkzeugs
kraftgebundene hydraulische Zustellung weggebundene mechanische Zustellung
M
szr
sza
Fa
ps
Mp
m
Fa p
s Q
w" s
zr
Eingangsgrößen Ergebnisgrößen
Ah
Am
Qw
" s
za p
s F
a
pm
Am
tan /2p
s =
Ah
szr
= sza
tan /2
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 49 Technische
Universität Berlin
Einfluss der Überlauflänge auf den Zylindrizitätsfehler
Quelle: nach König
LÜ
1
LS
LS
LB
LH
Fall I: LÜ1 > LS
3
LÜ
2
LÜ
3
Fall II: LÜ2 = LS
3 Fall III: LÜ3 < LS
3
Honleiste
Werkstück
LH = LB - LS
3
für zylindrische Bohrungengilt:
LH = HublängeLB = BohrungslängeLS = Honleistenlänge
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 50 Technische
Universität Berlin
Langhub-Innenrund-Honen: Bearbeitungsbeispiel
Quelle: Firmenschrift Gehring
Video
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 51 Technische
Universität Berlin
Langhub-Innenrund-Honen im Vergleich zum Innenrundschleifen
Vorteile:
- hohe Maß- und Formgenauigkeit
- hohe Oberflächengüte
- Oberfläche mit sich definiert
kreuzenden
Bearbeitungsspuren
- hohe Profiltraganteile
- geringe Bearbeitungstemperaturen
- Selbstzentrierung zwischen
Werkzeug und Werkstück
- Bearbeitung sehr langer
Bohrungen sowie
sehr kleiner Bohrungen
Nachteile:
- Mindestanforderungen an die
Qualität der zu
bearbeitenden Oberfläche
- kein Ausgleich von
Exzentrizitäten,
Winkelabweichungen
langwelligen
Rundheitsabweichungen
langwelligen
Zylinderfomabweichungen
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 52 Technische
Universität Berlin
Langhub-Innenrundhonen
Wirtschaftlichkeit
m Drehzahl n
m erforderliche Durchmesseraufweitung a
m Zustellung pro Werkzeugumdrehung ae
Kostentreiber
Zeitspanvolumen 2 w w w
w
h
r h rQ
t
Kostenfunktion e
aK k
a n
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 53 Technische
Universität Berlin
Anwendungen
Quelle: Gehring
Bearbeitungsbeispiele I
Bearbeitungsbeispiele II
Maschinenbeispiel I
Maschinenbeispiel II
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 54 Technische
Universität Berlin
Anwendungen
Quelle: Gehring
Bearbeitungsbeispiele I
Bearbeitungsbeispiele II
Maschinenbeispiel I
Maschinenbeispiel II
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 55 Technische
Universität Berlin
Anwendungen
Bearbeitungsbeispiele I
Bearbeitungsbeispiele II
Maschinenbeispiel I
Maschinenbeispiel II
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 56 Technische
Universität Berlin
Anwendungen
Bearbeitungsbeispiele I
Bearbeitungsbeispiele II
Maschinenbeispiel I
Maschinenbeispiel II
Übungen im Versuchsfeld: Feinbearbeitung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Fabrikbetrieb
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
ÜiV Feinbearbeitung
Folie 57 Technische
Universität Berlin
Laser-Honen Prozess
Kombination der konventionellen Hon-Kinematik mit
Laserstrahl-Abtragen
Herstellung von Mikrostrukturkammern
Anschließendes Fein-Honen zur Gratbeseitigung
Ergebnisse
Reduktion Ölverbrauch um bis zu 85%
Reduktion der Emission an unverbrannten
Kohlenwasserstoffen um 30%
Verschleißreduktion um bis zu 60 %
Quelle: Fa. Gehring